基于OBE-PDCA理念的特設專業(yè)實踐教學體系的重構(gòu)與運行

楊慧 江學良 孫廣臣 范文臣

摘要：針對當前我國特設專業(yè)實踐教學中存在的問題，提出以OBE理念重構(gòu)實踐教學體系，并以PDCA理念改造實踐教學體系的運行機制。以城市地下空間工程專業(yè)為例，詳細闡述了在OBE理念下實踐教學體系從實踐教學目標—實踐教學體系—實踐教學方式—實踐教學評價的“反向設計”流程，詳細分析了PDCA理念下實踐教學“計劃、運行、監(jiān)控、改進”的質(zhì)量管理過程。實踐表明，基于OBE-PDCA理念的城市地下空間工程專業(yè)實踐教學體系的重構(gòu)與運行取得了良好的效果，可為特設專業(yè)的實踐教學改革提供參考。

關鍵詞：OBE;PDCA;特設專業(yè);實踐教學

中圖分類號：G642.2?? 文獻標志碼：A?? 文章編號：1005-2909（2022）03-0181-07

高校特設專業(yè)不同于學科基礎比較成熟、社會需求相對穩(wěn)定、布點數(shù)量相對較多和繼承性較好的基本專業(yè)，它是針對不同高校辦學特色或適應人才培養(yǎng)特殊需求而設置的專業(yè)。在教育部正式頒布實施的《普通高等學校本科專業(yè)目錄（2012年）》中，有基本專業(yè)352個，特設專業(yè)154個，國家控制布點專業(yè)62個[1]，特設專業(yè)數(shù)量占所有專業(yè)總數(shù)的27.1%。近年來，根據(jù)招生就業(yè)形勢的變化和自身的發(fā)展需要，高校對特設專業(yè)的申報和開辦頗有熱情。以城市地下空間工程專業(yè)為例，自2001年中南大學首次開辦至2019年底，有70余所高校開辦了該專業(yè)，招生規(guī)模日益擴大。2013年中國加入了《華盛頓協(xié)議》，成為預備會員，2016年成為正式會員國，工程教育專業(yè)認證已經(jīng)成為工程教育改革的必然趨勢和內(nèi)在要求，也為各高校促進專業(yè)建設、提高人才培養(yǎng)質(zhì)量提供了重要契機[2]。截至目前，中國工程教育認證協(xié)會尚未制定任何一個特設專業(yè)的專業(yè)認證補充標準，也未有任何一個特設專業(yè)通過專業(yè)認證，特設專業(yè)游離在工程教育認證專業(yè)之外。我國工程教育認證的實踐表明，專業(yè)認證的理念與做法極大地促進了我國工程教育專業(yè)的建設和發(fā)展，顯著提升了人才培養(yǎng)質(zhì)量。對于成立時間不長、培養(yǎng)方案尚不成熟和培養(yǎng)模式尚無范式的特設專業(yè)而言，更應該自覺接受工程教育認證理念的改造。OBE（Outcomes-based Education）理念和持續(xù)改進理念（PDCA：plan-do-check-action）是工程教育認證的核心理念，本文以城市地下空間工程專業(yè)為例，重點闡述在OBE-PDCA理念下實踐教學體系的構(gòu)建流程與運行機制。

一、城市地下空間工程專業(yè)實踐教學存在的問題

城市地下空間工程專業(yè)是在我國城市人口急劇膨脹，城市規(guī)模不斷擴大，地下空間建設熱情高漲的背景下，為培養(yǎng)高素質(zhì)的城市地下工程建設人才而特殊設置的專業(yè)。很多高校的城市地下空間工程專業(yè)脫胎于土木工程專業(yè)、采礦工程專業(yè)、礦井建設專業(yè)或鐵道建設專業(yè)，具有濃厚的行業(yè)特征[3]。自該專業(yè)設置以來，歷經(jīng)近20年的發(fā)展，各校在學分設置、課程設置、培養(yǎng)環(huán)節(jié)和畢業(yè)設計等方面存在著較大的差異，不少高校城市地下空間工程專業(yè)的建設和發(fā)展既缺少外部壓力，又缺乏內(nèi)生動力，在教育教學理念、課程體系、教學管理和質(zhì)量監(jiān)控等方面遵循原有辦學經(jīng)驗，未能根據(jù)專業(yè)自身的內(nèi)涵與特點，形成有效的人才培養(yǎng)模式。城市地下空間工程專業(yè)是典型的工科專業(yè)，學生的動手能力、工程實踐能力和創(chuàng)新能力是專業(yè)人才培養(yǎng)最為關注的目標之一。眾所周知，專業(yè)的實踐教學體系是學生動手能力、工程實踐能力與創(chuàng)新能力培養(yǎng)的關鍵載體，很大程度上決定著這些能力的培養(yǎng)是否能夠達成所設定的培養(yǎng)目標?？v觀當前城市地下空間工程專業(yè)實踐教學體系的構(gòu)成與運行情況，依然還有很多需要繼續(xù)改進之處。

（一）實踐教學體系存在的問題

實踐教學體系的構(gòu)成決定了實驗、實習、課程設計與畢業(yè)設計等不同類型實踐教學環(huán)節(jié)的學分、比例，以及各類型實踐教學環(huán)節(jié)內(nèi)部的學分、比例和實踐教學內(nèi)容。對學生實踐能力培養(yǎng)而言，這就是“綱”。當前城市地下空間工程專業(yè)實踐教學體系的構(gòu)建欠缺教育理念的有效指導，缺乏系統(tǒng)設計，整體性不強、針對性不夠、辦學特色不鮮明。實驗、實習與設計等實踐教學環(huán)節(jié)之間的內(nèi)在聯(lián)系不緊密，相互支撐不夠。課程設置趨同性和隨意性較大，存在“因人設課”和“因設備設課”現(xiàn)象。實踐教學內(nèi)容陳舊，更新緩慢，驗證性、演示性內(nèi)容過多，綜合性、設計性及創(chuàng)新性內(nèi)容較少[4]。

（二）實踐教學體系運行中存在的問題

實踐教學體系運行是對實踐教學計劃的執(zhí)行與檢查，屬于教學管理范疇，關系到實踐教學的質(zhì)量。對學生實踐能力培養(yǎng)而言，這就是“目”。只有實踐教學體系的構(gòu)建與運行都做好了，才能真正做到“綱目并舉”，有效達成學生能力培養(yǎng)目標。當前，城市地下空間工程專業(yè)實踐教學體系運行欠缺管理理論的有效指引，缺少教學環(huán)節(jié)的監(jiān)督、評價、反饋與改進機制，具體表現(xiàn)在因人設課、教學內(nèi)容陳舊、部分教師實踐教學方式單一等問題;課程設計和畢業(yè)設計的過程控制缺失，質(zhì)量把關不嚴，實踐教學考核體系不科學，缺乏考核的層次性、多樣性和個體性，校企合作動力不足且缺乏長效機制[4]。

二、基于OBE理念的城市地下空間工程專業(yè)實踐教學體系構(gòu)建

成果導向教育（Outcome based education，OBE）是以預期的學習產(chǎn)出目標為根本目的來組織、實施和評價教育過程與成果的教育模式[5]，是工程教育認證的核心理念之一?；贠BE理念的實踐教學體系構(gòu)建必須遵循反向設計原則[6]，即要依次解決“為什么學”“學什么”“怎么學”和“如何評價”四個問題?！盀槭裁磳W”就是要確定學生通過實踐教學內(nèi)容的學習應具備的能力和素質(zhì)，是教學目標問題。這是構(gòu)建實踐教學體系的依據(jù)，也是首要問題?！皩W什么”指的是為了達成實踐教學的目標，應當進行哪些知識、技能的培養(yǎng)，應該設置哪些實踐教學環(huán)節(jié)，是實踐教學內(nèi)容問題。“怎么學”指的是以怎樣的教學方式學習教學內(nèi)容，從而實現(xiàn)教學目標，是實踐教學的方式與方法問題?！叭绾卧u價”指的是如何評價和證明學生具備了實踐教學所要求達成的能力和素質(zhì)，是實踐教學評價問題。

（一）依據(jù)畢業(yè)要求，明確實踐教學目標

OBE理念中人才培養(yǎng)目標指的是以學生發(fā)展為中心，面向全體合格畢業(yè)生，在學生畢業(yè)5年后能夠達到的能力，是根據(jù)學校定位、行業(yè)技術(shù)發(fā)展趨勢和社會需求確定的，而畢業(yè)要求是根據(jù)培養(yǎng)目標來制定，是學生在畢業(yè)時應當具備的能力。所以，專業(yè)人才培養(yǎng)目標與畢業(yè)要求是制定實踐教學目標的唯一依據(jù)。城市地下空間工程專業(yè)的實踐教學應使學生獲得以下能力[7]。

（1）認知能力。能夠?qū)碗s地下工程問題進行識別與判斷;熟悉和掌握地下工程背景知識，熟悉施工與設計過程;能夠識別復雜地下工程問題對社會、健康、安全、法律以及文化的影響;理解工程實踐對環(huán)境和社會可持續(xù)發(fā)展的影響;具有人文社會科學素養(yǎng)、安全與職業(yè)健康理念、社會責任感，在工作中能理解并遵守職業(yè)道德和規(guī)范，履行工作職責;具有團隊意識。

（2）分析問題能力。能夠?qū)碗s地下工程問題進行表達、分析和求解;能夠采用科學方法針對相關問題進行實驗設計、分析和解釋;針對復雜地下工程問題，能夠恰當應用計算機軟件及仿真工具，完成對項目的設計、模擬與仿真分析。

（3）解決問題能力。能夠根據(jù)地下工程實際需求，確定設計目標;在約束條件下，對設計方案進行可行性研究、具體設計與優(yōu)化，設計中考慮環(huán)境與可持續(xù)發(fā)展，考慮工程與社會影響;能夠?qū)ιa(chǎn)中的危險有害因素進行研究;能夠?qū)υO計實驗、實驗結(jié)果進行分析，并得出有效結(jié)論;能夠應用現(xiàn)代技術(shù)手段和工具，對復雜安全工程問題進行預測和模擬;能夠?qū)⒐こ坦芾砗徒?jīng)濟決策方法用于解決地下工程問題;具有一定的組織協(xié)調(diào)能力;能夠就復雜的安全工程問題通過書面或口頭形式進行清晰、準確表達;具有自主學習、終身學習的意識和不斷適應發(fā)展的能力。

上述三種能力遵循認知—分析—解決的路徑，呈現(xiàn)階梯式遞進關系，由易到難，從基礎到綜合，其與工程教育認證12條畢業(yè)要求之間的支撐關系如表1所示。這三種能力緊密聯(lián)系，相互依承，很難將之截然分開。這三種能力的培養(yǎng)并不僅僅是實踐教學環(huán)節(jié)要達成的目標，理論教學也與之密切相關，這三種能力的培養(yǎng)主要依靠實踐教學環(huán)節(jié)得以實現(xiàn)。

（二）依據(jù)實踐教學目標，構(gòu)建實踐教學體系

以實踐教學目標為依據(jù)，構(gòu)建了結(jié)構(gòu)與內(nèi)容合理的城市地下空間工程專業(yè)立體式實踐教學體系，如表2所示。各類實驗、實習、課程設計與畢業(yè)設計學分設置合理，內(nèi)容相互匹配，且邏輯性強，實踐教學學分占總學分的比例達到22.4%。為了更好地組織實踐教學，保障教學效果，學院打造了實驗教學中心、親歷式設計與施工實訓平臺、沉浸式虛擬仿真實驗與實習平臺、多樣化學科競賽平臺、多樣化實踐教育基地和社會實踐平臺六大實踐教學平臺。通過實行實驗室開放共享，提升綜合性與設計性實驗比例;通過實行“蹲點式”實習，讓學生親歷設計與施工過程，借助“校友邦”網(wǎng)絡平臺，實現(xiàn)實習全過程跟蹤管理;通過虛擬仿真平臺實現(xiàn)畢業(yè)實習的“虛實結(jié)合”，有效對接畢業(yè)設計要求;通過實行課程設計答辯制度和“三固定”畢業(yè)設計過程管理模式，提高設計類實踐環(huán)節(jié)質(zhì)量;通過創(chuàng)新教育銜接教學環(huán)節(jié)和實踐激勵機制，開展多樣化學科競賽;通過建設產(chǎn)學研基地，推進校企協(xié)同育人;通過社會實踐平臺，融課外專業(yè)實踐和社會實踐為一體，實現(xiàn)專業(yè)知識學習、專業(yè)技能提升與社會實踐的有機統(tǒng)一。

（三）基于OBE理念的實踐教學方式創(chuàng)新

1.基于PBL的實踐教學方法改革

PBL（Problem-Based Learning，PBL）教學模式是指學生在教師的引導下，圍繞每一個教學模塊中包含的核心知識或問題展開主動學習，經(jīng)過提出問題、建立假設、自學解疑和論證假設的邏輯過程獲取知識[8]。實踐教學相比理論教學，面對的大多是工程實際問題，對象直觀而具體，教學安排相對靈活，學生積極性高，自主學習意愿更為強烈，非常適合采用PBL教學模式?；A工程課程設計的PBL教學實踐表明，該教學方式受到大多數(shù)學生的歡迎，且教學效果較好。

2.實現(xiàn)沉浸式虛擬仿真與親歷式體驗相結(jié)合

根據(jù)“能實不虛”的原則，通過加強實驗中心和產(chǎn)學研基地建設，做到操作性實驗人人動手，生產(chǎn)實習2～3人一個工地，畢業(yè)設計課題結(jié)合實際工程，做到一人一題，以此增強學生在實踐教學中的參與感、體驗感和獲得感。此外，根據(jù)“虛實結(jié)合，虛能補實”的原則，通過加大虛擬仿真實驗項目開發(fā)、“三好”虛擬仿真實驗實訓平臺建設與BIM工程中心建設，對于危險性較大、顯示性不強或補充性的實驗、全過程施工流程，以及地下工程主體結(jié)構(gòu)和細部構(gòu)造等，通過虛擬仿真手段加以展示，幫助學生理解。“虛實結(jié)合”的實踐教學方式契合當前行業(yè)、學校實際和技術(shù)發(fā)展趨勢，實踐教學效果良好。

3.實現(xiàn)校內(nèi)實訓與校外實踐的有機結(jié)合

在校內(nèi)利用實驗室、虛擬仿真實驗實訓平臺和學科競賽平臺，訓練和培養(yǎng)學生的實驗操作技能、動手能力和創(chuàng)新能力。在校外利用實踐教學基地和產(chǎn)學研基地，開展實習、聯(lián)合培養(yǎng)和科研訓練，讓學生盡早熟悉工程現(xiàn)場，培養(yǎng)學生的工程實踐能力。以“生態(tài)中南林”“三下鄉(xiāng)”等社會實踐活動為載體，創(chuàng)新活動組織方式和內(nèi)容，將專業(yè)實踐與社會實踐融為一體，使學生在社會實踐活動中既錘煉了綜合素質(zhì)，又提升了專業(yè)素養(yǎng)。

（四）基于OBE理念的實踐教學評價方式改革

OBE模式的實施原則之一就是“反向設計、正向?qū)嵤?，即在OBE模式下教師確定課程大綱時，首先要確定該課程對培養(yǎng)目標和畢業(yè)要求的支撐度，再確定課程的教學目標，然后依據(jù)教學目標確定該課程的教學內(nèi)容和知識點。在實施課程教學質(zhì)量評價時，根據(jù)學生的“成果產(chǎn)出”評價課程教學目標是否達成，該課程教學目標是否有效支撐專業(yè)的畢業(yè)要求與培養(yǎng)目標。實踐教學環(huán)節(jié)不同于理論教學，其主要目標是培養(yǎng)學生在工程實踐中認知、分析與解決問題的能力，其教學評價方式應該注重過程、以促進評價對象發(fā)展為根本，不能僅僅依據(jù)傳統(tǒng)的實驗報告、實習報告或設計結(jié)果對學生進行評價。教學評價既要考查學生對知識的掌握程度，還要考核學生的動手操作能力，更應注重培養(yǎng)學生的創(chuàng)新精神與創(chuàng)新能力。為此，對實踐課程的教學評價進行了改革，重點考核是否實現(xiàn)了形成性的評價過程。實驗、實習、課程設計與畢業(yè)設計根據(jù)各自課程的特點，選取課前預習、課中表現(xiàn)、課后成果、小組討論、專題匯報或課后答辯等若干組合，分階段進行評價，最終實現(xiàn)實踐教學的形成性評價。實踐環(huán)節(jié)的教學評價標準通過動手操作能力、人際交往與合作能力，以及創(chuàng)新精神和能力等要素來衡量。

實踐教學環(huán)節(jié)具體實施目標達成度評價時，先確定學生各階段表現(xiàn)在課程總成績中的權(quán)重，然后分階段對學生進行評價，最后依據(jù)權(quán)重和各階段的得分計算加權(quán)平均分，以此作為評價的分數(shù)。此外，除了利用成績分析法外，嘗試性地進行了問卷調(diào)查評價。問卷調(diào)查設計以學生的視角主要調(diào)查學生在實踐教學環(huán)節(jié)中的收獲。問卷調(diào)查設計的內(nèi)容包括：教師采取了哪些有效的措施幫助學生開展自主學習;哪些幫助自主學習的措施更有效果;學生在學習的每一個階段是否有收獲，有哪些收獲;通過課程學習是否激發(fā)了學生進一步探索的興趣等。

三、基于PDCA理念的城市地下空間工程專業(yè)實踐教學體系的運行

PDCA（plan-do-check-act）理念是一種持續(xù)改進的理念，也是循環(huán)改進的一種程序，最早由美國著名質(zhì)量管理專家戴明提出，現(xiàn)已廣泛應用于企業(yè)全面質(zhì)量管理[9]。作為一種管理理念和程序，PDCA當然也適用于教學質(zhì)量管理[10]。借鑒PDCA理念并將其應用于城市地下空間工程專業(yè)實踐教學環(huán)節(jié)的質(zhì)量管理，通過計劃、運行、監(jiān)控和改進循環(huán)貫穿于實踐教學的每一個環(huán)節(jié)，可以不斷解決實踐教學中存在的問題，提升實踐教學質(zhì)量。在具體實施中應該注意，PDCA循環(huán)的四個階段缺一不可，且先后次序不能顛倒;PDCA循環(huán)不是一次就結(jié)束，而是針對出現(xiàn)的新問題不斷循環(huán)，呈螺旋式上升發(fā)展;PDCA循環(huán)貫穿于任何一個教學環(huán)節(jié)，大循環(huán)套中循環(huán)、中循環(huán)套小循環(huán)，環(huán)環(huán)相扣，相互促進。

（一）做好實踐教學的系統(tǒng)規(guī)劃，完善實踐環(huán)節(jié)的教學質(zhì)量標準

通過廣泛走訪和調(diào)研在校學生、校友、用人單位和教師，收集其對專業(yè)定位和專業(yè)發(fā)展、學生知識、能力和素質(zhì)要求，以及人才市場需求等方面的意見，確定專業(yè)發(fā)展目標和人才培養(yǎng)方案，制定專業(yè)實踐教學的質(zhì)量目標和達到質(zhì)量目標的具體措施、方法。具體而言，就是要確定實踐教學質(zhì)量管理的“計劃”，包括專業(yè)人才培養(yǎng)方案、實踐教學計劃、實踐課程教學大綱和各類實踐教學環(huán)節(jié)（實驗、實習、課程設計與畢業(yè)設計等）的教學質(zhì)量標準等。

（二）健全組織和制度保障，確保實踐教學質(zhì)量管理措施落到實處

嚴格按照制定“計劃”的數(shù)量、質(zhì)量與時間等標準貫徹執(zhí)行是最為關鍵的一步，決定著實施的效果。為此，學院出臺了《教學組織與日常管理暫行規(guī)定》，明確了學院與系部的教學管理職責，制定了《實習管理暫行規(guī)定》《課程設計暫行規(guī)定》和《畢業(yè)設計暫行規(guī)定》等制度，規(guī)范和完善實踐教學環(huán)節(jié)的執(zhí)行，確保相關措施落到實處，保證實踐教學質(zhì)量始終處于可控狀態(tài)。

（三）開展督查與評估，實行實踐教學質(zhì)量動態(tài)監(jiān)控

學院和系部對“計劃”執(zhí)行情況進行督促和檢查，評價是否達到預期效果，并及時總結(jié)執(zhí)行過程中存在的問題和取得的經(jīng)驗。這也是PDCA循環(huán)中重要的一環(huán)，既關系到對前一步執(zhí)行工作的督促，又關系到下一步改進工作的計劃。為此，學院專門設置了院級教學督導，負責對理論與實踐教學質(zhì)量進行督察，并定期向?qū)W院和系部主任反饋意見。此外，學院還制定了《教學質(zhì)量評價與持續(xù)改進暫行規(guī)定》，明確了評價和改進的主體、程序、方法和職責，確保評價與持續(xù)改進貫穿于各個教學環(huán)節(jié)。

（四）制定和實施改進措施，循環(huán)推動實踐教學質(zhì)量不斷提升

根據(jù)收集的反饋信息總結(jié)經(jīng)驗教訓，一方面對于實施效果好的工作措施和工作方法要納入標準化要求，在以后的工作中要繼續(xù)實施;另一方面，對于實施效果不好的工作措施和工作方法要具體分析原因，評估其可行性和有效性。當前不具備條件實施條件或?qū)嵤l件滿足但實施效果不好的，要堅決予以淘汰。在總結(jié)經(jīng)驗教訓的基礎上，借鑒先進理念和兄弟院系的經(jīng)驗，針對存在的問題制定切實可行的措施，并在實踐教學管理過程中實施和評價，通過PDCA的不斷循環(huán)，促進實踐教學質(zhì)量的持續(xù)提升。

四、結(jié)語

以成果為導向的OBE理念，倡導從上至下的“反向設計”和從下而上的“正向?qū)嵤?，PDCA理念主張循環(huán)和持續(xù)改進。我校城市地下空間工程專業(yè)通過實踐教學目標—實踐教學體系—實踐教學方式—實踐教學評價的“反向設計”和“計劃、運行、監(jiān)控、改進”的實踐教學質(zhì)量管理循環(huán)，為解決當前特設專業(yè)實踐教學體系構(gòu)建中存在的若干問題提供了一點經(jīng)驗，期望拋磚引玉，引起同行對特設專業(yè)實踐教學質(zhì)量展開深入而熱烈的探討。

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Rebuilding and operation of practical teaching system of

distinctively established specialty based on OBE-PDCA idea

YANG Hui， JIANG Xueliang， SUN Guangchen， FAN Wenchen

（School of Civil Engineering， Central South University of Forestry and Technology， Changsha 410004， P. R. China）

Abstract：

Aimed at the problems in practical teaching of distinctively established specialty， building of the practical teaching system with the OBE （outcome based education） idea and operation of the practical teaching system with the PDCA （plan-do-check-act） idea are proposed. Taking city underground space engineering specialty for example， the reverse design flow path of rebuilding of practical teaching system with OBE idea from practical teaching objectives， practical teaching system， practical teaching methods， to practical teaching evaluation is explained in detail and the quality management process of “planning， operation， monitoring and improvement” under PDCA idea is analyzed. The practice shows that， the rebuilding and operation of practical teaching system of city underground space engineering specialty based on OBE-PDCA idea has achieved good results， which can provide reference for practical teaching of distinctively established specialty.

Key words： outcome based education; plan-do-check-act;????? distinctively established specialty; practical teaching

（責任編輯 梁遠華）